กะโหลกเป็นโมเดลทางกายภาพซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะของกายวิภาคของมนุษย์ หัวกะโหลกสามารถใช้เพื่อเป็นเครื่องมือวินิจฉัยภาพทางการแพทย์ได้ Sossena Wood ผู้สมัครระดับปริญญาเอกทางชีวภาพมหาวิทยาลัย Pittsburgh ได้พัฒนาหัวกะโหลกที่เหมือนจริงสำหรับสำหรับการวิจัยความถี่ของคลื่นแม่เหล็กในโรงเรียนวิศวกรรม Swanson

          ขณะที่การสร้างโมเดลแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแหล่งข้อมูลที่ใช้กันทั่วไปเพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อเยื่อชีวภาพและสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา การทดลองเกี่ยวกับหัวกะโหลกเพิ่มมากขึ้นและกลายเป็นสิ่งที่ใช้ประโยชน์ได้ในทางการแพทย์ในการวิจัยด้านสิ่งอำนวยความสะดวกซึ่งเกี่ยวกับคลื่นความถี่วิทยุเราใช้ทั้งร่างกายด้วยการถ่ายภาพจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(MRI 7T) ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่มั่นคงที่สุดในโลก Tamer Ibrahim กล่าว รองศาสตราจารย์และผู้อำนวยการแห่งมหาวิทยาลัย Pittsburgh ศูนย์วิจัยคลื่นวิทยุ 7T เทคโนโลยีข้อมูลพิเศษเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพแต่น่าเสียดายที่ไม่ค่อยประสบความสำเร็จกับการถ่ายภาพรูปแบบนี้ เขาจินตนาการในการออกแบบหัวกะโหลก 3 มิติเพื่อใช้กับการออกแบบเทคโนโลยีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในแลปของเขาพวกเราได้พัฒนาหัวกะโหลกมนุษย์ที่จะช่วยให้เข้าใจปัญหาเหล่านี้ได้ดีขึ้นโดยวิธีที่ปลอดภัยกว่าการถ่ายภาพ เราใช้อุปกรณ์ในการวิเคราะห์ปัญหา ประเมินผล เปรียบเทียบระบบ MRI และเครื่องมือวัดก่อนที่จะทดสอบโปรโตคอลใหม่ในมนุษย์นักวิจัยในปัจจุบันได้ใช้การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อศึกษาผลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า(EM)ในเนื้อเยื่อชีวภาพที่ความถี่ต่างกัน กล่าวโดย Wood แบบจำลองเชิงตัวเลขของ EM เป็นมาตรฐานในการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์นี้ และพวกเราทำการออกแบบหัวกะโหลกต่างๆที่คล้ายกับมนุษย์เพื่อใช้ในการตรวจสอบโมเดล EM จึงให้สมจริงมากขึ้นสำหรับการทดสอบกายภาพและหัวกะโหลกที่เสมือนจริงเริ่มจากการออกแบบไฟล์สามมิติจากหัวมนุษย์ Wood เริ่มต้นด้วยชุดข้อมูล MRI 3T ของชายที่มีคุณภาพดี ซึ่งได้ถูกแบ่งออกเป็น 8 เนื้อเยื่อ คุณลักษณะที่ทำให้รูปแบบแตกต่างจากหัวกะโหลกพื้นฐานอื่นๆ หัวกะโหลกประกอบด้วยเนื้อเยื่อเป็น 8 กลุ่ม สมอง ก้านสมอง ตา โพรงอากาศ สมองส่วนซีรีเบลลัม ไขสันหลัง กล้ามเนื้อ และส่วนที่ติดกับไขมันเช่น กระดูก และผิว ตามที่ wood กล่าวไว้

          การใช้ซอฟต์แวร์ CAD Geomagic Studio แต่ละช่องว่างถูกออกแบบขึ้นสำรองเนื้อเยื่อเมื่อเวลาผ่านไป ขั้นตอนต่อไปจะเป็นการพิมพ์ต้นแบบ โมเดลหัวกะโหลกถูกพิมพ์ใน 5 ส่วน เพื่อถอดตัวรองรับโครงสร้างภายในที่มาพร้อมกับการพิมพ์สามมิติ “เราใช้พลาสติกที่พัฒนาขึ้นโดย DSM Somos สำหรับวัสดุการพิมพ์เพราะเราสามารถสร้างชิ้นส่วนที่ทนทานและมีความสามารถในการนำไฟฟ้าไปใช้กับร่างกายมนุษย์” กล่าวโดย Wood “เพื่อช่วยให้โมเดลสามารถเลียนแบบต้นแบบได้อย่างแท้จริง

          ตอนนี้ Wood ได้พิมพ์หัวแบบ 3 มิติแบบเต็มรูปแบบแล้วเขาสามารถรวบรวมและเริ่มทดสอบได้ หัวกะโหลก มีแอปพลิเคชันมากมายรวมถึงการทดสอบเพื่อดูว่ารากฟันเทียมบางตัวสามารถเข้าไปภายใน MRI หรือตรวจจับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อต่างๆตามเครื่องมือวัด RF ต่างๆได้หรือไม่การถ่ายภาพด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตทำให้การรับพลังงานจากการแผ่รังสี RF กลายเป็นความร้อนในเนื้อเยื่อของผู้ป่วยซึ่งอาจส่งผลร้ายต่อสุขภาพของผู้ป่วยโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการปลูกถ่ายหากไม่ได้รับการตรวจสอบจากเครื่องสแกนเนอร์” Wood อธิบาย “ด้วยหัวกะโหลกของเราเราสามารถทดสอบความปลอดภัยของการถ่ายภาพของเราโดยการใส่โพรบภายในบางพื้นที่ของหัวและวัดผล Ibrahim กล่าว

Ibrahim and Wood หวังว่ารูปแบบนี้จะได้รับการพัฒนาในเชิงพาณิชย์และให้ความสามารถในการติดตามงานวิจัยโดยไม่ต้องอาศัยการทดสอบของมนุษย์

ที่มา : www.3ders.org

Share →